CN101182803A - 可调相继复合涡轮增压系统 - Google Patents

可调相继复合涡轮增压系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种可调相继复合涡轮增压系统。它包括柴油机本体、柴油机进气管、柴油机排气管、排气连通管、进排气连通管、放气管、进气管路上的空气阀、排气管路上的燃气阀、进排气连通管路上的旁通阀、放气管路上的放气阀、基本压气机、基本涡轮、受控压气机、受控涡轮和中冷器。本发明可以实现单台涡轮增压、两台并联涡轮增压、进排气旁通涡轮增压、高工况放气涡轮增压，改善了涡轮增压器与柴油机之间匹配，扩大了涡轮增压柴油机的运行范围，提高全工况范围内的涡轮增压柴油机性能。

Description

可调相继复合涡轮增压系统
(一)技术领域
本发明涉及的是一种内燃机的增压系统，特别是涉及可调相继复合涡轮增压系统。
(二)背景技术
面对严重的全球环境污染问题和石油危机问题，内燃机的主要发展方向必然是：更高的功率密度、更低的油耗和更少的排放污染。而增压不仅是强化内燃机的最有效手段，而且可降低内燃机的造成污染，并可节省能源，对内燃机的发展起着非常重要的作用。随着高压比、高效率涡轮增压器的发展，涡轮增压柴油机的增压程度越来越高，如舰用中高速大功率柴油机平均有效压力已达到2.8～3.2MPa。但是回转运动的涡轮增压器与往复运动的柴油机联合运行，却难以同时满足柴油机高、低工况运行的要求，而且增压程度越高，其矛盾就越突出。因此，使柴油机在全工况范围内获得良好的运行性能，已成为急需解决的问题。
为了获得良好的柴油机运行性能，解决增压器与柴油机之间的匹配问题，以往采取的涡轮增压系统，如：进排气旁通涡轮增压系统、高工况放气涡轮增压系统、可变几何涡轮系统、相继涡轮增压系统、Hyperbar超高压涡轮增压系统、顾氏涡轮增压系统、电动涡轮增压系统等。但没有一种增压系统是臻善尽美的，各有自己的优点、缺点或限制。
与本发明申请相关的已有技术包括专利申请号为02829924.8，名称为“顺序涡轮增压系统以及内燃机顺序涡轮增压的方法”的发明专利申请文件中记载的技术方案，该技术方案是一种相继涡轮增压系统具有至少两个涡轮增压器，其中一个涡轮增压器具有可变几何的涡轮，一个涡轮增压器的压气机设有空气再循环系统；另外还有专利请号为200510025774.0，名称为“大小涡轮增压器串并联可调高增压系统”的发明专利文件中记载的技术方案，该技术方案实现单级涡轮增压、相继涡轮增压、两级涡轮增压，使涡轮当量流通面积的变化范围更广。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种可以实现单台涡轮增压、两台并联涡轮增压、进排气旁通涡轮增压、高工况放气涡轮增压，改善了涡轮增压器与柴油机之间匹配，扩大了涡轮增压柴油机的运行范围，提高全工况范围内的涡轮增压柴油机性能的可调相继复合涡轮增压系统。
本发明的目的是这样实现的：
它包括柴油机本体、柴油机进气管、柴油机排气管、排气连通管、进排气连通管、放气管、进气管路上的空气阀、排气管路上的燃气阀、进排气连通管路上的旁通阀、放气管路上的放气阀、基本压气机、基本涡轮、受控压气机、受控涡轮、中冷器，柴油机分别与柴油机进气管路和柴油机排气管路连接，基本涡轮增压器与受控涡轮增压器以并联的方式连接，受控压气机出口或进口的进气管路上设有空气阀，受控涡轮的进口或出口的排气管路上设有燃气阀，柴油机A列排气管路与柴油机B列排气管路之间由排气连通管连通，柴油机进气管路与柴油机进排气连通管路之间由进排气连通管连通，进排气连通管路上设有进排气旁通阀，增压空气与大气通过放气管路连通，放气管路上设有放气阀，进气管路上设有中冷器。
在柴油机低转速低负荷时，柴油机排气管路上的燃气阀、柴油机进气管路上的空气阀、进排气连通管路上的旁通阀和放气管路上的放气阀都关闭，这时只有基本涡轮增压器投入工作，而受控涡轮增压器不工作。
在柴油机中等转速中等负荷时，柴油机排气管路上的燃气阀开通，柴油机进气管路上的空气阀开通，基本涡轮增压器和受控涡轮增压器并联投入工作，进排气连通管路上的旁通阀开通，合理调节旁通阀的开度，使涡轮增压器运行在高效率区域，同时避免压气机喘振，这是也相当于进排气旁通涡轮增压系统，放气管路上的放气阀关闭。
在柴油机高转速高负荷时，柴油机排气管路上的燃气阀开通，柴油机进气管路上的空气阀开通，基本涡轮增压器和受控涡轮增压器并联投入工作，进排气连通管路上的旁通阀关闭，放气管路上的放气阀关闭，仅当柴油机缸内的最高爆发压力超过允许值时，调节放气管路上的放气阀的开度，使柴油机缸内的最高爆发压力限制在允许值，这是相当于高工况放气涡轮增压。
本发明可以实现单台涡轮增压、两台并联涡轮增压、进排气旁通涡轮增压、高工况放气涡轮增压，改善了涡轮增压器与柴油机之间匹配，扩大了涡轮增压柴油机的运行范围，提高全工况范围内的涡轮增压柴油机性能。
(四)附图说明
图1是本发明结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，可调相继复合涡轮增压系统的组成包括：柴油机本体2、柴油机进气管11、A列柴油机排气管1、B列柴油机排气管4、排气连通管15、进排气连通管6、放气管路12、进气管路上的空气阀9、排气管路上的燃气阀7、进排气连通管上的旁通阀5、放气管路上的放气阀13、基本压气机14、基本涡轮16、受控压气机10、受控涡轮8和中冷器3。
柴油机本体2分别与柴油机进气管路11、柴油机A排气管路1和柴油机B列排气管路4连接，基本涡轮16与柴油机A排气管路1相连，受控涡轮8与柴油机B排气管路4相连，基本压气机14与柴油机进气管路11，受控压气机10与柴油机进气管路11，即两台涡轮增压器以并联的方式连接，受控压气机10出口或进口的进气管路上设有空气阀9，受控涡轮8的进口或出口的排气管路上设有燃气阀7，用排气连通管15将柴油机A列排气管路1与柴油机B列排气管路4连通，用进排气连通管6将柴油机进气管路11与进排气连通管路6连通，进排气连通管路6上设有进排气旁通阀5，用放气管路12将增压空气与大气连通，放气管路12上设有放气阀13，进气管路1上设有中冷器3。

Claims (1)

1.一种可调相继复合涡轮增压系统，它包括柴油机本体、柴油机进气管、柴油机排气管、排气连通管、进排气连通管、放气管、进气管路上的空气阀、排气管路上的燃气阀、进排气连通管路上的旁通阀、放气管路上的放气阀、基本压气机、基本涡轮、受控压气机、受控涡轮、中冷器，其特征是：柴油机分别与柴油机进气管路和柴油机排气管路连接，基本涡轮增压器与受控涡轮增压器以并联的方式连接，受控压气机出口或进口的进气管路上设有空气阀，受控涡轮的进口或出口的排气管路上设有燃气阀，柴油机A列排气管路与柴油机B列排气管路之间由排气连通管连通，柴油机进气管路与柴油机进排气连通管路之间由进排气连通管连通，进排气连通管路上设有进排气旁通阀，增压空气与大气通过放气管路连通，放气管路上设有放气阀，进气管路上设有中冷器。
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Institute for Engineering Technology Design, College of Shipbuilding Engineering

Assignor: Harbin Engineering Univ.

Contract record no.: 2011230000143

Denomination of invention: Adjustable consecutive composite turbocharging system

Granted publication date: 20100908

License type: Exclusive License

Open date: 20080521

Record date: 20110810

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100908

Termination date: 20161206